Kink-band strengthening of Ti-based high entropy mille-feuille structured materials

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本研究では，Ti系共晶型ハイエントロピー合金に主に着目し，層状組織の方位を制御し，ミルフィーユ材料独特のキンク強化を誘導することを目指した．本年度は過去に報告されているTi系共晶型ハイエントロピー合金（TiCoFeMnNi系，TiAlCrNbZr系，TiCoFeMnNi系）を含むFeCoCuNiTi，FeCoCrNiTi，FeCoMnNiTi系といった計18種の合金をアーク溶解法により溶製し，一部合金に対しては更にブリッジマン法を用いた一方向性凝固による組織配向化を行った．FeCoCrNiTi合金系においては，初晶の間に層状組織の発達が確認され，その層状組織においてはアーク溶解時の熱流方向に対して配向化していることが確認された．一方，FeCoMnNiTi系合金では，層状組織の発達は認められなかったものの，過去にキンク帯の形成が確認されたMg基LPSO相の組織と酷似した特徴的な板状結晶粒の形成が確認された．また，作製した種々の合金について，室温～800℃における圧縮試験を実施し，力学特性と組織形態の相関を調査した．FeCoCrNiTi系合金の圧縮試験においては，当初の研究目標であった2GPaを超える高強度を達成することができた．しかしながら，層状組織と共存する初晶を起点に破壊が生じ，更なる組織制御の必要性が示唆された．板状結晶粒が確認されたFeCoMnNiTi系合金の圧縮試験においては，800℃においても600 MPa程度の高い降伏応力が得られた．また，解析の結果，板状結晶粒は底面4層周期積層からなるD024構造を有しており，LPSO相同様，底面すべりの活動によりキンク帯が形成したことが変形組織観察の結果明らかとなった．